(57)【要約】【課題】  コンプレッサなどに使用されているモータ部材の希土類磁石を有するロータから、希土類磁石素材の粉体を安全、かつ所定の粒径ごとに回収することが可能な希土類磁石素材回収システムを提案することを課題とする。【解決手段】  脱磁処理されたロータ１３が投入される筒体内に、回転軸３および回転軸３に一端部が固定されて破砕する線材４を設けるとともに、不活性ガスを供給する供給管６ａが接続され、かつ第１排気管７が接続された破砕機５と、第１排気管７が接続されているとともに、底部に所定粒径以上の希土類磁石素材の粉体を回収する回収部８ａが設けられ、かつ上部に所定粒径未満の希土類磁石素材の粉体を排気する第２排気管９が接続されたサイクロン８と、第２排気管９が接続されているとともに、第１および第２排気管７，９を介して吸引する吸引ファン１４が設けられ、かつ所定粒径未満の希土類磁石素材の粉体を捕集して回収する湿式集塵機１０とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
希土類磁石を有するロータが組み込まれたモータ部材から希土類磁石素材を回収する希土類磁石素材回収システムであって、
上記モータ部材から分離させて脱磁処理された上記ロータが投入される筒体内に、回転駆動する回転軸およびこの回転軸に一端部が固定されて上記ロータを破砕する可撓性を有する線材を設けるとともに、不活性ガスを供給する供給管が接続され、かつ気体排気側に第１排気管が接続された破砕機と、
上記第１排気管が気体導入側に接続されているとともに、底部に所定粒径以上の上記希土類磁石素材の粉体を回収する回収部が設けられ、かつ上部に所定粒径未満の上記希土類磁石素材の粉体を上記不活性ガスに同伴させて排気する第２排気管が接続されたサイクロンと、
上記第２排気管が気体導入側に接続されているとともに、気体排気側に上記第１および第２排気管を介して上記不活性ガスを吸引する吸引ファンが設けられ、かつ上記不活性ガスに同伴された所定粒径未満の上記希土類磁石素材の粉体を捕集して回収する湿式集塵機とを備えていることを特徴とする希土類磁石素材回収システム。
【請求項２】
上記サイクロンは、遠心分離された所定粒径以上の上記希土類磁石素材の粉体が１〜２ｍｍの粒径寸法であるとともに、所定粒径未満の上記希土類磁石素材の粉体が１ｍｍ未満の粒径寸法であることを特徴とする請求項１に記載の上記希土類磁石素材回収システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンプレッサなどに用いられるモータ部材から希土類磁石素材を回収する希土類磁石素材回収システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネやエコロジーの観点から、ハイブリッド車や電気自動車などの次世代環境対応車が所望され、自動車業界は各社が次々と次世代環境対応車の開発および販売を行っている。その進歩は目覚ましいものがあり、特にハイブリッド車や電気自動車の心臓部とも言えるモータやバッテリーにおいては、小型化および高性能化が図られ、今後更なる進化が問われている。またそれに伴い、レアメタルやレアアースなどの原材料は、モータに使用される希土類磁石に使用され、その価格が上昇傾向にあるとともに、資源保護の観点から再資源化が求められている。
【０００３】
ところで、上記レアアース（希土類元素）を含有する希土類磁石は、ハイブリッド車など次世代環境対応車のモータだけでなく、先端技術を駆使するＯＡ機器、家電製品にも使用されている。特に家電製品では、２０００年以降に製造された比較的新しい形式のエアコンや冷蔵庫のコンプレッサ、または洗濯機のモータに希土類磁石が使用されている。
【０００４】
また、家電製品の使用年数が、概ね１０年程度であることを踏まえると、既存の家電リサイクルルートにおいて、既に希土類磁石を使用した家電製品、特にエアコンや洗濯機が回収されていると推測される。そこで、この家電リサイクルルートから希土類磁石を使用したエアコンや洗濯機などの家電製品を回収することにより、レアメタルやレアアースなどの再生資源を回収することが可能であると考えられる。
【０００５】
そこで、使用済みの家電製品を回収し、リサイクルする過程において、エアコンや冷蔵庫のコンプレッサ、または洗濯機のモータ部材を分解して、希土類磁石を有するロータから、当該希土類磁石を板状のまま回収する方法が検討されているものの、時間や手間が掛かるなどの問題があるため、事業化には至っていないのが現状である。
【０００６】
また、希土類回収法として、希土類磁石を酸溶解させて、希土類元素を抽出するリサイクル方法がある。この方法では、前処理として、上記希土類磁石の破砕が必要となる。この上記希土類磁石を破砕する前処理として、例えば、下記特許文献１において、コンプレッサなどに用いられるモータ部材から分離したロータを脱磁処理し、脱磁された当該ロータを破砕機に投入して破砕し、破砕された破砕物を篩い機などを用いて、鉄および非鉄金属と、希土類磁石素材が含まれる粉体とに分別する方法が提案されている。
【０００７】
しかしながら、上記従来の破砕方法では、上記ロータを上記破砕機により破砕、および上記破砕物を篩い機により分別する際に、大気雰囲気下において行われるため、破砕および選別によって得られた上記希土類磁石素材の粉体が酸化し易く、発火する危険性が高いという問題がある。特に、希土類磁石素材の粉体は、数百μｍ程度で発火するとされているため、上記ロータを上記破砕機により破砕する際、および上記破砕物を上記篩い機によって分別する際に、上記破砕機で破砕した上記破砕物が、発火してしまう危険性が極めて高いという問題もある。
【０００８】
また、上記破砕機において破砕して得られた破砕物から、上記篩い機により選別分離させた上記希土類磁石素材の粉体を、上記希土類回収法である酸溶解させる次工程に搬送する際は、当該希土類磁石素材の粉体を水漬けにし、スラッジの状態にして、発火の危険性を低減させる必要があるため、搬送や保管に関して設備の追加や人員の増加などによりコストや手間が掛かるという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−１１０６３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、コンプレッサなどに使用されているモータ部材の希土類磁石を有するロータから、希土類磁石素材の粉体を安全、かつ所定の粒径ごとに回収することが可能な希土類磁石素材回収システムを提案することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、希土類磁石を有するロータが組み込まれたモータ部材から希土類磁石素材を回収する希土類磁石素材回収システムであって、上記モータ部材から分離させて脱磁処理された上記ロータが投入される筒体内に、回転駆動する回転軸およびこの回転軸に一端部が固定されて上記ロータを破砕する可撓性を有する線材を設けるとともに、不活性ガスを供給する供給管が接続され、かつ気体排気側に第１排気管が接続された破砕機と、上記第１排気管が気体導入側に接続されているとともに、底部に所定粒径以上の上記希土類磁石素材の粉体を回収する回収部が設けられ、かつ上部に所定粒径未満の上記希土類磁石素材の粉体を上記不活性ガスに同伴させて排気する第２排気管が接続されたサイクロンと、上記第２排気管が気体導入側に接続されているとともに、気体排気側に上記第１および第２排気管を介して上記不活性ガスを吸引する吸引ファンが設けられ、かつ上記不活性ガスに同伴された所定粒径未満の上記希土類磁石素材の粉体を捕集して回収する湿式集塵機とを備えていることを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記サイクロンは、遠心分離された所定粒径以上の上記希土類磁石素材の粉体が１〜２ｍｍの粒径寸法であるとともに、所定粒径未満の上記希土類磁石素材の粉体が１ｍｍ未満の粒径寸法であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１〜２に記載の本発明によれば、脱磁処理されたロータを破砕する破砕機と、希土類磁石素材の粉体を分離するサイクロン、および所定粒径未満の上記希土類磁石素材の粉体を捕集する湿式集塵機とが、第１および第２排気管により接続されているとともに、上記破砕機に接続された供給管により供給された不活性ガスを、上記湿式集塵機に設けられた吸引ファンにより、上記第１および第２排気管を介して吸引されるため、上記破砕機と上記サイクロンおよび湿式集塵機内を不活性ガス雰囲気にすることができ、冷却効果を増大させるとともに、粉体状の上記希土類磁石素材の発火の危険性を低減させることができる。これにより、酸化しやすく発火の危険性の高い上記希土類磁石素材の粉体を安全に取り扱うことができる。
【００１４】
また、上記ロータを上記破砕機の筒体内に投入して、回転駆動する回転軸に一端部が固定されて回転する可撓性を有する線材の打撃の衝撃により、上記希土類磁石素材が粉体状に破砕されるとともに、当該希土類磁石素材の粉体が、上記筒体の気体排気側に接続された上記第１排気管を介して、上記不活性ガスに同伴されて、上記破砕機から排出されるため、上記破砕機により破砕された破砕物から、上記希土類磁石素材の粉体を迅速、かつ容易に取り出すことができる。
【００１５】
そして、上記サイクロンによって、気体導入側に接続された上記第１排気管から上記不活性ガスに同伴された上記希土類磁石素材の粉体を分離して、所定粒径以上、例えば、１〜２ｍｍ程度の上記希土類磁石素材の粉体が、底部に設けられた回収部から回収されるとともに、所定粒径未満、例えば、１ｍｍ未満の上記希土類磁石素材の粉体が、上部に接続された上記第２排気管により上記不活性ガスに同伴されて排出されるため、上記吸引ファンにより吸引された上記不活性ガスによって、上記希土類磁石素材の粉末を容易に分離することができるとともに、所定粒径以上の上記希土類磁石素材の粉体のみを回収することができる。これにより、上記希土類磁石素材の粉体の粒径によって異なる次工程を効率的に行うことができる。
【００１６】
また、上記湿式集塵機により、酸化し易く発火の危険性が最も高い、特定粒径未満の上記希土類磁石素材の粉体が捕集されるため、上記希土類磁石素材の粉体をスラッジの状態により回収することができる。この結果、回収した上記希土類磁石素材の粉体を安全に、かつ迅速に、次工程に搬送することができ、設備および人員のコストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の希土類磁石素材回収システムの一連の工程を模した工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１に示すように、本発明の希土類磁石素材回収システム１の一実施形態は、モータ部材から分離させて脱磁処理されたロータ１３が投入される筒体２に、回転駆動される回転軸３およびこの回転軸３に一端部が固定されてロータ１３を破砕する可撓性を有する線材４を設けるとともに、窒素ガス（不活性ガス）の供給管６ａが接続され、かつ気体排気側に第１排気管７が接続された破砕機５と、第１排気管７が気体導入側に接続されているとともに、底部に所定粒径以上の上記希土類磁石素材の粉体を回収する回収部８ａが設けられ、かつ上部に所定粒径未満の上記希土類磁石素材の粉体を上記窒素ガスに同伴させて排気する第２排気管９が接続されたサイクロン８と、第２排気管９が気体導入側に接続されているとともに、気体排気側に第１および第２排気管７，９を介して上記窒素ガスを吸引する吸引ファン１４が設けられ、かつ上記窒素ガスに同伴された所定粒径未満の上記希土類磁石素材の粉体を捕集して回収する湿式集塵機１０とを備えて概略構成されている。
【００１９】
ここで、破砕機５は、チェーン式破砕機５が用いられる。このチェーン式破砕機５は、有底筒状の筒体２内に、この筒体２の底部の中心部に立設するとともに、モータ１１の駆動により回転する円柱状の回転軸３と、この回転軸３の外周面に一端部が接続され、他端部が自由端となっているとともに、回転軸３の円周方向の１８０℃離反した位置に、もう一方の一端部が接続され、他端部が自由端となっているチェーン（線材）４を備えている。また、チェーン４は、回転軸３の外周面の一方側に、少なくとも２本接続されている。
【００２０】
また、筒体２は、供給管６ａを介して窒素ガス発生装置６に接続されている。この窒素ガス発生装置６により、窒素ガスが筒体２内に供給されて、筒体２内が窒素ガス雰囲気に維持されている。そして、筒体２の気体排気側に第１排気管７の一方側が接続されているとともに、筒体２の下部に、ロータ１３を破砕した破砕物の中の鉄および非鉄金属を回収する開閉式のシュート１５が接続されている。
【００２１】
そして、サイクロン８は、気体導入側に第１排気管７の他方側が接続されているとともに、底部に所定粒径以上、例えば、１〜２ｍｍ程度の上記希土類磁石素材の粉体を排出して回収する回収部８ａが形成されている。また、サイクロン８の上部の気体排気側には、所定粒径未満、例えば、１ｍｍ未満の上記希土類磁石素材の粉体を上記窒素ガスに同伴させて排出する第２排気管９の一方側が接続されている。
【００２２】
さらに、湿式集塵機１０は、気体導入側に第２排気管９の他方側が接続されているとともに、気体排気側に吸引ファン１４が設けられ、かつ気体排気側に上記窒素ガスを大気へ放出する排気管１２が接続されている。また、湿式集塵機１０は、例えば、電気集塵方式の湿式電気集塵装置を用いることができる。この湿式電気集塵装置は、集塵極表面に水を流して水膜を形成し、この水膜に煙霧体（ダスト・ミスト）が捕集されて、当該水膜とともに洗い流す方式、またはミストなど液滴の上記煙霧体を捕集して、集塵極表面を流下させる方式のものがある。さらに、粉塵を含んだガスを気液混合させることにより効率よく集塵する湿式スクラバーを用いることも可能である。この湿式スクラバーは、構造がシンプルであるため、メンテナンスが容易に行える。
【００２３】
以上の構成からなる希土類磁石素材回収システム１を用いて、上記希土類磁石素材の粉体を回収するには、まず、コンプレッサのモータ部材からロータ１３を機械および手作業によって分離させる。そして、前処理として、ロータ１３を脱磁処理する。この脱磁処理は、常温脱磁（電気的な脱磁）でも対応可能であるが、最終的な回収物である上記希土類磁石素材の粉体に、樹脂粉体が混入されてしまうと、後処理が必要になるため、熱脱磁をして樹脂を除去することが好ましい。
【００２４】
なお、上記熱脱磁を行う場合は、ロータ１３を加熱炉に投入して、ロータ１３に内包されている希土類磁石のキュリー温度以上に昇温し一定時間保持する。このときに、当該希土類磁石が、ネオジム磁石の場合には、ネオジム磁石のキュリー温度は、３３０〜３８０℃であるため、ロータ１３を上記加熱炉により、３８０℃以上の温度で加熱し１５分程度保持する。これにより、ロータ１３に内包されている上記希土類磁石が完全に脱磁される。
【００２５】
そして、１５分経過後に、ロータ１３を上記加熱炉から取り出して、冷却室に搬送する。この冷却室では、ロータ１３に、例えば、空気を噴射して、ハンドリングに支障のない温度まで冷却する。この際に、焼却残渣が残っていることを考慮して、上記冷却室内の空気を吸引手段により、上記冷却室に接続された吸引管を介して吸引し、バグフィルタにより残渣やダストを取り除いた後に、排出管を介して、大気へ排出する。
【００２６】
次に、チェーン式破砕機５の筒体２に、脱磁処理されたロータ１３を投入して破砕する。この際に、筒体２内は、窒素ガス発生装置６から窒素ガスが供給管６ａを介して供給されて、窒素ガス雰囲気に維持される。
【００２７】
そして、筒体２内において、回転軸３に一方が接続され、他方が自由端の可撓性を有するチェーン４の打撃の衝撃により破砕されたロータ１３は、鉄および非鉄金属が大きく変形することなく中片（３ｍｍ角以上の塊状）に裁断され、上記希土類磁石素材のみが選択的に粉体状に破砕される。これは、各素材が有する弾塑性の違いによるもので、可撓性を有するチェーン４の打撃の衝撃により、素材ごとに破砕形状に差が生じる。そして、上記鉄および非鉄金属は、筒体２の下方に設けられた開閉式のシュート１５から排出されて回収される。
【００２８】
また、上記希土類磁石素材の粉体は、湿式集塵機１０に設けられた吸引ファン１４により吸引された上記窒素ガスに同伴されて、筒体２の気体排気側に接続された第１排気管７から排出される。そして、排出された上記希土類磁石素材の粉体は、第１排気管７の他方側が接続されたサイクロン８に集塵される。
【００２９】
そして、吸引ファン１４により吸引された上記窒素ガスの流速により、サイクロン８内において、上記希土類磁石素材の粉体が遠心分離されて、特定粒径以上、例えば、１〜２ｍｍ程度の上記希土類磁石素材の粉体と、特定粒径未満、例えば、１ｍｍ未満の上記希土類磁石素材の粉体とに分離されるとともに、特定粒径以上の上記希土類磁石素材の粉体が、サイクロン８の底部に設けられた回収部８ａから排出されて回収される。なお、サイクロン８の回収部８ａから排出されて回収された特定粒径以上の上記希土類磁石素材の粉体は、この粒径で酸溶解させることが難しいため、次工程としてミルなどの機械によって粉砕する必要がある。
【００３０】
さらに、サイクロン８の上部の気体排気側に接続された第２排気管９から、特定粒径未満の上記希土類磁石素材の粉体が、吸引ファン１４により吸引された上記窒素ガスに同伴されて排出される。そして、排出された所定粒径未満の上記希土類磁石素材の粉体は、第２排気管９の他方側が接続された湿式集塵機１０により捕集されて回収される。この際、上記窒素ガスに同伴された特定粒径未満の上記希土類磁石素材の粉体は、例えば、湿式スクラバーなどの湿式集塵機１０により捕集されて、スラッジの状態で回収される。
【００３１】
また、上記窒素ガスは、湿式集塵機１０の気体排気側に設けられた排気管１２から大気へと放出される。そして、湿式集塵機１０により捕集されて回収された特定粒径未満の上記希土類磁石素材の粉体は、スラッジの状態であるため、そのまま酸溶解処理を行う次工程に搬送される。
【００３２】
上述の実施の形態による希土類磁石素材回収システム１によれば、脱磁処理されたロータ１３を破砕するチェーン式破砕機５と、希土類磁石素材の粉体を遠心分離するサイクロン８、および所定粒径未満の上記希土類磁石素材の粉体を捕集する湿式集塵機１０とが、第１および第２排気管７，９により接続されているとともに、チェーン式破砕機５に接続された供給管６ａにより供給された窒素ガス（不活性ガス）が、湿式集塵機１０に設けられた吸引ファン１４により、第１および第２排気管７，９を介して吸引されるため、チェーン式破砕機５とサイクロン８および湿式集塵機１０内を窒素ガス雰囲気にすることができ、冷却効果を増大させるとともに、粉体状の上記希土類磁石素材の発火の危険性を低減させることができる。これにより、酸化しやすく発火の危険性の高い上記希土類磁石素材の粉体を安全に取り扱うことができる。
【００３３】
また、ロータ１３をチェーン式破砕機５の筒体２内に投入して、回転駆動する回転軸３に一端部が固定されて回転する可撓性を有するチェーン４の打撃の衝撃により、上記希土類磁石素材が粉体状に破砕されるとともに、当該希土類磁石素材の粉体が、筒体２の気体排気側に接続された第１排気管７を介して、上記不活性ガスに同伴されて、チェーン式破砕機５から排出されるため、チェーン式破砕機５により破砕された破砕物から、上記希土類磁石素材の粉体を迅速、かつ容易に取り出すことができる。
【００３４】
そして、サイクロン８によって、気体導入側に接続された第１排気管７から上記窒素ガスに同伴された上記希土類磁石素材の粉体を分離して、所定粒径以上、例えば、１〜２ｍｍ程度の上記希土類磁石素材の粉体が、底部に設けられた回収部８ａから回収されるとともに、所定粒径未満、例えば、１ｍｍ未満の上記希土類磁石素材の粉体が、上部に接続された第２排気管９により上記窒素ガスに同伴されて排出されるため、吸引ファン１４により吸引された上記窒素ガスによって、上記希土類磁石素材の粉末を容易に分離することができるとともに、所定粒径以上の上記希土類磁石素材の粉体のみを回収することができる。これにより、上記希土類磁石素材の粉体の粒径によって異なる次工程を効率的に行うことができる。
【００３５】
また、湿式集塵機１０により、酸化し易く発火の危険性が最も高い、特定粒径未満の上記希土類磁石素材の粉体が捕集されるため、上記希土類磁石素材の粉体をスラッジの状態により回収することができる。この結果、回収した上記希土類磁石素材の粉体を安全に、かつ迅速に、次工程に搬送することができ、設備および人員のコストを低減させることができる。
【００３６】
なお、上記実施の形態において、破砕機５をチェーン式破砕機５を用いて、回転軸３にその一端部が接続され、他端部が自由端のチェーン４を用いる場合のみ説明したが、これに限定されるものでなく、チェーン４に変えて可撓性を有するワイヤを用いても対応可能である。
また、上記実施の形態において、ロータ１に内包されている希土類磁石が、ネオジム磁石の場合のみ説明したが、これに限定されるものでなく、例えば、サマリウムコバルト磁石を用いた場合でも対応可能である。その場合、サマリウムコバルト磁石のキュリー温度が、７５０〜８００℃であるため、上記加熱炉の加熱温度は、８００℃となる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
コンプレッサなどに用いられるモータ部材から分離させたロータに利用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  希土類磁石素材回収システム
２  筒体
３  回転軸
４  チェーン（線材）
５  チェーン式破砕機（破砕機）
６  窒素ガス発生装置
７  第１排気管
８  サイクロン
８ａ  回収部
９  第２排気管
１０  湿式集塵機
１１  モータ
１２  排気管
１３  ロータ
１４  吸引ファン
１５  シュート
【図１】
2013046465.tif 000003